(1) 제품설명

막전극접합체 ( MEA = Membrane Electrode Assembly ) 는 연료전지의 핵심 구성요소로, 전자를 분리하는 데 필요한 전기화학 반응을 생성하는데 도움을 줍니다. MEA의 애노드 쪽에서는 연료 ( 수소, 메탄올 등 ) 가 막을 통해 확산되고, 캐소드 쪽에서는 산화제 ( 산소 또는 공기 ) 가 연료와 결합하여 연료에서 분리된 전자를 받습니다. 각 면에 있는 촉매는 반응을 활성화하고, 막은 기체를 분리하는 동시에 양성자를 통과시킵니다. 이러한 방식으로 전지 전위가 유지되고 전지에서 전류가 흐르면서 전기가 생성됩니다.

일반적인 MEA는 고분자전해질막 ( PEM = Polymer Electrolyte Membrane ) 과 두 개의 촉매층, 그리고 두 개의 가스확산층 ( GDL = Gas Diffusion Layer ) 으로 구성됩니다. 이러한 구성을 가진 MEA는 그 구성 때문에 5층 MEA ( 5 Layer MEA ) 라고 합니다. 막전극접합체의 또 다른 버전으로는 3층 MEA ( 3 Layer MEA ) 가 있는데, 이는 애노드와 캐소드의 양면에 촉매층이 도포된 고분자전해질막으로 구성되며 이러한 유형의 MEA를 다른 이름으로는 촉매코팅막 ( CCM = Catalyst Coated Membrane ) 이라고 합니다. 또한 전극 바깥 쪽의 멤브레인 부분에 강화 필름 ( Reinforcement Film ) 을 접착하여 멤브레인의 내구성을 보강하고 실링을 위한 처리를 하는 경우가 7층 MEA 이며 각 구성요소 및 종류에 대하여서는 하기 구조도를 참조바랍니다.

5층과 3층 두 가지 유형의 MEA의 몇 가지 주요 차이점은 미리 선택된 GDL 의 존재와 적용된 촉매층의 위치입니다. 5층 MEA에서 GDL은 한쪽 면에 미세다공층 ( MPL = Micro Porous Layer ) 이 도포된 표준 탄소천 ( 카본클로스 = Carbon Cloth ) 또는 탄소종이 ( 카본페이퍼 = Carbon Paper )입니다. 테프론으로 발수 처리된 카본클로스 또는 카본페이퍼는 촉매 부위에서 생성되는 물을 밀어내는 데 도움이 되며 MPL은 테프론 용액으로 슬러리 형태로 만든 탄소 분말로 만들어져 카본클로스 또는 카본페이퍼에 도포되어 촉매를 도포할 수 있는 매끄러운 표면을 제공합니다. 또한, 이 층은 전기 전도성을 가지면서도 기체/가스/연료가 반응 부위로 유입될 수 있도록 열린 기공 구조를 유지하며 이러한 구성은 촉매 적용이 더 쉽고 MEA 반응 속도도 더 빠릅니다.

3층 MEA에는 GDL이 제공되지 않으므로 테스트 환경에서 최적의 구조를 찾기 위해 다양한 GDL을 실험해 볼 수 있으나 단점은 촉매를 막에 직접 적용해야 한다는 점인데, 막이 젖으면 부풀어 오르기 때문에 더 어렵습니다.

5층과 3층 두 가지 옵션 모두 MEA의 활성화/컨디셔닝 기간 ( 일반적으로 약 24시간 작동 ) 이후에는 동일한 성능을 발휘하며 이 작동 기간 동안 생성된 물이 막 전체에 분산되고 MEA가 완전히 수화될 수 있습니다. 단, 가스 유량에 대한 반응물의 화학양론비가 낮게 유지되어야 하며 5층 MEA는 일반적으로 MEA당 가격이 저렴한 반면, 3층 MEA는 제조 시간이 길어 가격이 더 고가입니다.

전해조/전해셀 ( PEMWE = Proton Electrolyte Membrane Water Electrolyzer ), 고분자전해질 연료전지 ( PEMFC = Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ) , 수소/산소 공기 연료전지, 직접메탄올 연료전지 ( DMFC = Direct Methanol Fuel Cell ) 등 다양한 응용 분야에 적합한 MEA를 공급할 수 있으며 수량이 많을수록 가격은 저렴하여 지고 커스텀 MEA 의 공급도 가능합니다.

특수한 CCM 으로

리버시블 연료전지용 CCM 이 있으며 수소 생산용 전해조 ( PEMWE ) 또는 전기 생산용 고분자전해질 연료 전지 ( PEMFC ) 에 사용될 수 있으며 리버시블 연료전지 / 전해조 시스템의 고유한 설계 측면뿐만 아니라 추가적인 맞춤 공급도 가능합니다.

그리고 CO2의 전기화학적 환원 ( CO2RR ) 을 위한 맞춤형 촉매 코팅 멤브레인 ( CCM )도 제공이 가능하며 CO2 환원 과정에서 이산화탄소는 전기화학적으로 일산화탄소(CO), 메탄올(CH3OH), 그리고 기타 여러 부가가치 화학물질로 변환되며 CO2RR에서 캐소드 촉매는 CO2 분자의 흡착, 활성화 및 후속 환원 경로를 직접적으로 제어하기 때문에 시스템 성능의 핵심 결정 요인입니다. 따라서 캐소드 촉매 재료의 선택은 작동 조건에서 활성과 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 제품 선택성을 조정하는 데 매우 중요하며 이러한 맞춤형 CCM용 캐소드 촉매는 사용자의 희망에 따라서 제작/공급할 수 있으므로 고객의 특정 요구에 맞는 적절한 촉매 조성을 선택하여 고효율 및 내구성 합금 혼합 산화물 이리듐 루테늄 산화물(IrRuOx) 촉매는 맞춤형 CCM의 애노드 측에 사용되어 양성자(캐소드 측으로 이동하여 캐소드 전극 촉매를 통해 CO2와 전기화학적으로 반응)와 애노드 측의 산소 가스를 생성합니다. 멤브레인 두께, 멤브레인 유형, 애노드 및 캐소드 촉매 조성, 그리고 로딩 값을 알려주시면 커스텀 ( 맞춤 ) 제작을 할 수 있습니다.

특수한 MEA 로

전기화학적 수소펌프 ( Electrochemical Hydrogen Pump / Compressor = EHP / EHC ) 에 적용할 수 있는 5 Layer MEA 및 7 Layer MEA를 공급할 수 있으며 7 Layer MEA는 고압의 전기화학적 디바이스의 하드웨어와 멤브레인이 접촉하는 부분의 멤브레인 부위에 필름을 접착하여 멤브레인의 내구성을 향상함과 동시에 고압에 견딜 수 있는 실링성을 향상시킬 수 있습니다.

커스텀 ( 맞춤 제작 ) MEA나 CCM 의 제공을 희망하시는 경우에는 하기의 상세사양에 대한 정보가 필요합니다.

*. 전체사이즈 = 멤브레인 사이즈 ( Total Area Size )

*. 활성사이즈 = 전극 사이즈 ( Active Area Size )

*. 멤브레인 종류 ( Membrane Type )

*. 애노드 및 캐소드 촉매종류 및 로딩량 ( Anode & Cathode Catalyst Type and Loading )

*. 가스확산층 종류 ( Type of Gas Diffusion Layer )

*. MEA 제작 수량 ( Q’ty of MEA )

*. 구체적인 사용목적 ( Application )

 

(2) 제품 종류

[ 5 Layer MEA ]

[ 3 Layer MEA = CCM ]

[ 5 or 7 Layer MEA = 전기화학적 수소 펌프 ( 컴프레서 ) 용 ]